호수의 과학(5)

흙탕물은 하천의 심각한 수질오염원 

자갈 틈 메워 산란장 파괴하고 동물플랑크톤 사멸시켜 

김범철 강원대학교 환경학부 교수

한강 상류의 하천들을 보면 20년 전만 해도 청정한 환경을 가진 하천들이었으나 이제는 많은 하천에서 흙탕물로 인하여 물고기의 다양성과 현존량이 줄어들고 모래바닥에 사는 어종들만 남아 있다. 동계올림픽 개최예정지인 평창군 대관령면의 송천에서는 근래 천연기념물인 열목어가 더 이상 보이지 않게 되자, 인위적 방류사업으로 열목어를 되살려 보려고 애쓰고 있다. 소양강 상류의 양구군 해안면에서도 하수오염이 없는데도 불구하고 면 전체의 하천에서 수중동물이 줄어들어 물고기가 귀한 손님이 되었다. 
우리나라에서는 여름이면 폭우가 내리고 으레 흙탕물이 흐르다 보니 흙탕물이 자연스런 현상으로 이해되고 있지만, 근래에 들어서는 흙탕물이 심해져서 우리나라 하천의 수생태계를 훼손하는 가장 흔한 수질오염현상이 되었다. 하천과 호수에 흙탕물이 들어오면 수중동물의 다양성과 양이 줄어든다. 한마디로 ‘흙탕물이 들어오면 물고기가 줄어든다’라고 말할 수 있다.

토사가 쌓이지 않아 자갈 틈이 보전된 청정하천(양양 남대천 상류).

도시의 수질오염원이 생활하수라면
농촌의 가장 큰 수질오염원은 흙탕물

인구밀도가 낮고 수질오염이 적을 것으로 생각되는 상류 농경지역의 하천에서 물고기가 줄어드는 주된 이유는 토사와 흙탕물이 하천에 쌓이기 때문인데, 하천에서 토사 유입이 수생태계를 훼손하는 주요 기작은 토사가 하상의 자갈 틈을 메우기 때문이다(그림 1).
하천에서 자갈 틈은 물벌레가 살고 어류가 알을 낳는 중요한 동물 서식처인데, 하천 바닥에 모래가 쌓이면 자갈 틈을 메워 수서곤충 등의 무척추동물이 살지 못하게 되고, 물벌레를 먹고 사는 열목어와 같은 어류도 줄어들 수밖에 없다. 자갈 틈은 동물의 산란장으로서도 중요하다. 계류의 물고기들은 주로 돌 틈에 산란하는데 돌 틈이 모래로 덮이면 알을 낳을 곳이 없어지고 낳은 알도 부화되지 못한다. 상류 하천의 자갈 표면에는 부착조류라고 부르는 미소 광합성생물이 살고 있는데, 물속의 돌 표면이 미끄러운 것은 바로 이 부착조류의 점액질 성분 때문이다. 부착조류는 수서곤충, 다슬기, 어류 등의 수중동물의 중요한 먹이이므로 적당한 양이 건강하게 살고 있어야 동물 다양성이 높아진다. 그런데 탁수가 유입하여 돌 표면에 진흙이 덮이면 부착조류를 먹고 사는 동물들이 조류세포와 함께 진흙입자를 먹어야 하므로 먹이의 질이 나빠져 건강성이 나빠진다. 결국 흙탕물이 유입하면 하천생태계가 총체적으로 황폐화되는 것이다.
그러므로 유역의 토양이 잘 관리되는 삼림지역에서는 하상의 자갈 틈이 보전되어 있고 수서곤충과 어류도 다양하고 많지만, 하상에 모래가 쌓인 하천에서는 동물의 다양성과 밀도가 현저히 낮아진다.

탁수가 들어오면 수초들이 죽는다

흙탕물은 호수에서도 심각한 피해를 준다. 호수에 탁수가 들어오면 우선 수초들이 죽는다. 수초는 광합성을 하여야 살아갈 수 있는데 물이 혼탁해지고 수초잎 표면에 부유물질이 덮이면 광합성이 감소하여 물속의 침수수초는 사멸한다. 물속으로 투과하는 빛이 감소하면 수초가 살 수 있는 수심도 얕아져서 수초의 서식분포가 호수 가장자리로 국한된다. 결국 갈대나 연과 같이 잎을 물 밖으로 내미는 식물만 살아남고 침수수초대의 면적도 줄어든다. 호수에서 침수수초가 줄어들면 여기에 의존하는 수서무척추동물이 줄어들고, 어류의 산란처와 치어의 은신처가 없어지므로 어류의 다양성도 감소한다. 동물플랑크톤은 물속에 떠 있는 식물플랑크톤을 먹고 사는데, 흙탕물이 들어오면 동물플랑크톤이 진흙입자를 함께 먹게 되므로 먹이의 질이 나빠져 동물플랑크톤이 감소하며 이를 먹이로 하는 어류도 감소한다.
이러한 수생태계에 미치는 악영향 때문에 선진국에서는 탁수와 토사 유입을 가장 심각한 하천수질 오염현상으로 간주하여 엄중하게 관리하고 있다. 흙탕물의 탁도는 NTU라는 단위로 나타내는데 물 1리터 중에 1mg의 진흙입자가 떠 있으면 탁도 1 NTU가 된다. 미국의 하천에서는 일반적으로 40 NTU를 하천의 수질기준으로 정하여 관리하며, 이를 초과하면 유역의 토양을 교란하는 행위를 규제하고 있다. 송어가 사는 하천에서는 송어의 먹이인 수서곤충을 보호하고 송어의 산란을 위하여 더 엄격한 20 NTU 를 기준으로 적용한다.
그러나 우리나라에서는 하천의 탁도가 거의 규제되고 있지 않아서 평시에는 탁도가 낮지만 비가 오면 탁도가 1,000 NTU를 넘는 하천들이 많이 있다(그림 2). 도시하천에서는 하수로 인한 BOD 증가와 이로 인한 산소 고갈이 수질오염의 주요 원인이지만 농촌지역에서는 흙탕물이 수생태계를 훼손하는 가장 흔한 수질오염문제로 대두되고 있다. 이들 지역의 수질을 보면 BOD는 낮아서 1등급 수준이지만 부유물질은 3~5등급의 낮은 수질 상태를 보이는 사례가 많다.

흙탕물 토사가 유입되어 자갈을 덮고 동물 다양성이 크게 감소한 하천(춘천 공지천).

토목공사, 고랭지 채소재배가 토양침식 증가

토사와 흙탕물이 많이 유출되는 곳은 토목공사현장, 고랭지 채소재배지인데 경사가 가파를수록 토양침식이 증가하므로 경사지에서 채소를 재배하는 것은 상류하천 수생태계에 매우 큰 위해요인이다. 농경지의 흙탕물의 발생은 진흙입자가 농경지에 뿌려진 비료를 흡착한 채로 호수에 유입하므로 호수의 부영양화와 녹조현상을 가중시키는 원인이 되기도 한다.
동계올림픽 예정지인 평창군 대관령면 지역에 위치한 도암댐은 한강 상류 송천에 건설하여 물을 강릉 남대천으로 유로변경하여 방류하면서 발전을 하기 위해 만든 발전용댐인데 방류수가 혼탁하고 부영양화하여 강릉시에서 소송을 제기하여 15년이 넘게 발전이 중단되어 있는 상태이다. 2006년에는 강한 태풍이 한강 상류 지역에 폭우를 내려 소양호가 탁수로 채워지고 6개월간 탁수가 하류로 방류된 사례도 있다. 이때 하류에 위치한 의암호에서는 수초가 많이 사멸하였고, 그에 따라 어류도 크게 감소한 것으로 추정하고 있다.
우리나라에서 홍수기에 단시간 발생하는 흙탕물은 자연현상이었지만 근래에는 토양침식이 크게 증가하여 수생태계를 심각하게 훼손하는 수준에 이르러 대책 마련이 시급하다. 동계올림픽 개최를 준비하는 마당에 평창의 송천이 맑아져 열목어가 살아남고 도암댐이 발전을 재개하기를 기원한다.